最新-高中物理《向心力》同步练习15 新人教版必修2 精品
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(精心整理,诚意制作)向心力 同步练习1、A 下述说法错误的是 ( )A .物体在恒定合外力作用下不可能作圆周运动B .物体在始终与速度垂直的力作用下一定作匀速圆周运动C .光滑水平面上汽车不可能转弯D .汽车通过拱形桥的顶端时,桥承受的压力小于汽车的重力2、B 用长为L 的绳系住一个质量为m 的小车,使其绕绳另一端在光滑的水平面上作匀速圆周运动,若在车上再粘一质量为m 的橡皮泥,小车仍作圆周运动,要使绳拉力不变,则可采用的方法有( )A.保持转速不变,使绳长变为L/2B.保持速率不变,使绳长变为2LC.使绳长不变,速率减为原来的为1/2D.使绳长不变,转速减为原来的为1/23、B 汽车在水平地面上转弯时,地面的摩擦力已达到最大,当汽车速率增为原来的2倍时,则汽车转弯的轨道半径必须 ( )A .减为原来的1/2 B..减为原来的1/4C .增为原来的2倍D .增为原来的4倍4、B 如图所示,相同的木块A 、B 叠放在一起,放在水平转台上随圆盘一起匀速运动,它们和圆盘保持相对静止,以下说法正确的是 ( )A .圆盘对B 的摩擦力大于B 对A 的摩擦力B .B 所受的向心力比A 大C .图中A 对B 摩擦力是向左的D .两物块所受的合力始终是相等的5、B 如图所示,小球m 用长为L 的绳固定于O 点,在O 点下方L /2处有一钉子 B ,把绳水平拉直后无初速释放小球m ,小球到达A 点时绳子与钉子B 相遇,此时 ( )A .小球的速度突然增加B .小球的向心加速度突然增加C .小球的角速度突然增加D .悬线的张力突然增加6、B 如图所示,球A.B 可以在光滑水平横杆上无摩擦地滑动,两球之间用一细轻线连接,m A =2m B ,当装置以角速度ω匀速转动时,两球距转轴的距离r A 和r B 保持不变,则 ( )A .两球的向心力大小相等B .r A =21r BC.两球的向心加速度大小相等D.当ω 增大时,B 球向外侧运动7、B如图所示,质量为M的物体内有光滑圆形轨道,现有一质量为m的小滑块沿该圆形轨道的竖直面内做圆周运动,A、C为圆周的最高点和最低点,B、D点是与圆心O同一水平线上的点,小滑块运动时,物体M在地面上静止不动,则物体M对地面的压力N和地面对M的摩擦力有关说法中正确的是()A.小滑块在A点时,N>Mg,摩擦力方向向左B.小滑块在B点时,N=Mg,摩擦力方向向右C. 小滑块在C点时,N=(M+m)g,M与地面无摩擦D.小滑块在D点时,N=(M+m)g,摩擦力方向向左8、B如图所示,细杆的一端与一小球相连,可绕过O点的水平轴自由转动.现给小球一初速度,使它做圆周运动,图中a、b分别表示小球轨道的最低点和最高点,则杆对球的作用力可能是( ). A.a处为拉力,b处为拉力B.a处分拉力,b处为推力C.a处为推力,b处为拉力D.a处为推力,b处为推力9、B用细线将一小球悬挂在匀速前进的车厢中,如下左图所示,当车厢突然制动时线的拉力将 .10、B小孩坐在秋千板上荡秋千,若秋千静止时,小孩对秋千板的压力大小为300N,则小孩的质量是_______kg.秋千摆动起来,通过最低点的速度大小为4.0m/s,若秋千板离吊秋千的横梁3.2m,可以认为坐在秋千板上小孩的重心位置在秋千板上,则小孩通过最低点时,10m/s)它对秋千板的压力大小是_________.(g取211、B汽车通过拱形桥顶点的速度为10m/s,车对桥顶的压力为车重的3/4,如果要使汽车在粗糙桥面上行驶到桥顶时,不受摩擦力作用,则汽车通过桥顶的速度为 .12、B一个圆盘边缘系一根细绳,绳的下端拴着一个质量为m的小球,圆盘的半径是r,绳长为l,圆盘匀速转动时小球随着一起转动,并且细绳与竖直方向成θ角,如下图所示,则圆盘的转速为多少?13、CA、B两球质量分别为m1与m2,用一劲度系数为K的弹簧相连,一长为l1的细线与m1相连,置于水平光滑桌面上,细线的另一端拴在竖直轴OO`上,如图所示,当m1与m2均以角速度w绕OO`做匀速圆周运动时,弹簧长度为l2。
2019-2020学年高一物理同步练习(人教版新教材必修2)6.2 向心力一、基础篇1.在水平冰面上,狗拉着雪橇做变速圆周运动,O点为圆心,能正确的表示雪橇受到的牵引力F及摩擦力F f的图是()解析:选C雪橇所受的摩擦力方向一定与运动方向相反,沿圆周的切线方向,牵引力F有沿半径指向圆心的分力提供向心力,沿切向的分力与F f的合力改变雪橇速度的大小,故只有选项C正确。
2.关于向心力,下列说法中正确的是()A.物体由于做圆周运动而产生一个向心力B.向心力不改变物体做圆周运动的速度大小C.做匀速圆周运动的物体的向心力是恒力D.做一般曲线运动的物体所受的合力即为向心力解析:选B向心力是根据力的作用效果命名的,它不改变速度的大小,只改变速度的方向,选项A错误,B正确;做匀速圆周运动的物体的向心力始终指向圆心,方向在不断变化,是变力,选项C错误;做一般曲线运动的物体所受的合力通常可分解为切线方向的分力和法线方向的分力,切线方向的分力改变速度的大小,法线方向的分力改变速度的方向,选项D错误。
3.[多选]如图所示,四辆相同的小“自行车”固定在四根水平横杆上,四根杆子间的夹角均保持90°不变,且可一起绕中间的竖直轴转动。
当小“自行车”的座位上均坐上小孩并一起转动时,他们的()A.角速度相同B.线速度相同C.周期相同D.所需向心力大小相同解析:选AC小自行车在转动过程中,转动的周期相等,因此角速度相同,选项A、C正确;根据v=rω可知,线速度大小相等,但方向不同,所以选项B错误;由于不知道小朋友的质量关系,所以根据F向=mrω2可知,向心力大小关系不确定,选项D错误。
4.(2019·重庆高一检测)一个圆盘在水平面内匀速转动,盘面上有一个小物体随圆盘一起运动。
对小物体进行受力分析,下列说法正确的是()A.只受重力和支持力B.只受重力、支持力、摩擦力C.只受重力、支持力、向心力D.只受重力、支持力、摩擦力、向心力解析:选B小物体做匀速圆周运动,合力指向圆心,对小物体受力分析,受重力、支持力和静摩擦力,如图所示;重力和支持力平衡,静摩擦力提供向心力,故B正确。
2021年高中物理第五章第6节向心力练习新人教版必修2一、选择题(1~3题为单选题,4、5题为多选题)1.对做圆周运动的物体所受的向心力说法正确的是( )A.因向心力总是沿半径指向圆心,且大小不变,故向心力是一个恒力B.因向心力指向圆心,且与线速度方向垂直,所以它不能改变线速度的大小C.向心力是物体所受的合外力D.向心力和向心加速度的方向都是不变的答案:B解析:做匀速圆周运动的物体所受的向心力大小恒定,方向总是指向圆心,是一个变力,A错;向心力只改变线速度方向不改变线速度大小,B正确;只有做匀速圆周运动的物体其向心力是由物体所受合外力提供,C错;向心力与向心加速度的方向总是指向圆心,是时刻变化的,D错。
2.如图所示,物块P置于水平转盘上随转盘一起运动,且与圆盘相对静止,图中c沿半径指向圆心,a与c垂直,下列说法正确的是( )A.当转盘匀速转动时,P受摩擦力方向为b方向B.当转盘加速转动时,P受摩擦力方向可能为c方向C.当转盘加速转动时,P受摩擦力方向可能为a方向D.当转盘减速转动时,P受摩擦力方向可能为d方向答案:D解析:物块转动时,其向心力由静摩擦力提供,当它匀速转动时其方向指向圆心,当它加速运动时其方向斜向前方,当它减速转动时,其方向斜向后方。
3.(哈师大附中xx~xx学年高一下学期期中)如图所示,圆盘上叠放着两个物块A和B,当圆盘和物块绕竖直轴匀速转动时,物块与圆盘始终保持相对静止,则( )A.物块A不受摩擦力作用B.物块B受5个力作用C.当转速增大时,A受摩擦力增大,B受摩擦力减小D.A对B的摩擦力方向沿半径指向转轴答案:B解析:物块A受到的摩擦力充当其向心力;物决B受到重力、支持力、A对物块B的压力、A对物块B的沿半径向外的摩擦力和圆盘对物块B的沿半径向里的静摩擦力,共5个力的作用;当转速增大时,A、B所受摩擦力都增大;A对B的摩擦力方向沿半径向外。
4.如图所示,质量为m的木块,从位于竖直平面内的圆弧形曲面上下滑,由于摩擦力的作用,木块从a到b运动速率增大,b到c速率恰好保持不变,c到d速率减小,则( )A.木块在ab段和cd段加速度不为零,但bc段加速度为零B.木块在abcd段过程中加速度都不为零C.木块在整个运动过程中所受合力大小一定,方向始终指向圆心D.木块只在bc段所受合力大小不变,方向指向圆心答案:BD解析:木块在下滑的全过程中,时刻存在加速度,A错B对;在下滑过程中只有bc段速率不变其所受合力为向心力,其大小不变,C错D对。
第六章圆周运动向心力课后篇巩固提升合格考达标练1.(2021山东威海月考)如图所示,一只老鹰在水平面内盘旋做匀速圆周运动,则关于老鹰受力的说法正确的是()A.老鹰受重力、空气对它的作用力和向心力的作用B.老鹰受重力和空气对它的作用力C.老鹰受重力和向心力的作用D.老鹰受空气对它的作用力和向心力的作用,受重力和空气对它的作用力,两个力的合力充当它做圆周运动的向心力。
向心力是根据力的作用效果命名的,不是物体实际受到的力,在分析物体的受力时,不能将其作为物体受到的力。
选项B正确。
2.如图所示,舰载机沿辽宁号甲板曲线MN向上爬升,速度逐渐增大。
下图中画出表示该舰载机受到合力的四种方向,其中可能的是()M点运动到N点做曲线运动,合力方向指向轨迹弯曲方向,又由于飞机做加速运动,则有沿切线方向与速度同向的分力,即合力方向与速度方向夹角为锐角,则B正确,A、C、D错误。
3.如图,两个相同的小球在内表面光滑的漏斗形容器内,做水平的圆周运动,甲的位置高于乙的位置。
关于它们受到的向心力大小和周期大小,下列关系正确的是()A.F甲=F乙T甲=T乙B.F甲=F乙T甲>T乙C.F甲>F乙T甲=T乙D.F甲<F乙T甲>T乙分析小球的受力,如图所示,可知,弹力和重力合力提供向心力,满足mg tan θ=m4π2T2r,两小球质量相同,故向心力相同,由于甲小球做圆周运动的半径大于乙小球的轨道半径,故甲的周期大于乙的周期,故选项B符合题意。
4.由上海飞往美国洛杉矶的飞机在飞越太平洋上空的过程中,如果保持飞行速度的大小和距离海平面的高度均不变,则以下说法中正确的是()A.飞机做的是匀速直线运动B.飞机上的乘客对座椅的压力略大于地球对乘客的引力C.飞机上的乘客对座椅的压力略小于地球对乘客的引力D.飞机上的乘客对座椅的压力为零,地球对人的引力和座椅对人的支持力的合力提供人做匀速圆周运动所需的向心力,即F引-F支=m v 2R。
2 向心力一、选择题(第1~4题为单选题,第5~6题为多选题)1.如图所示,小木块以某一竖直向下的初速度从半球形碗口向下滑到碗底,木块下滑过程中速率不变,则木块()A.下滑过程的角速度变大B.所受的合外力大小不变C.对碗壁的压力大小不变D.所受的摩擦力大小不变答案:B解析:木块下滑过程中速率不变,由v=rω可知,木块的角速度大小不变,选项A错误;木块受到的合力提供向心力,故所受合力大小不变,方向指向圆心,时刻改变,选项B正确;木块受重力、支持力及摩擦力作用,支持力与重力沿径向分力的合力充当向心力,木块下滑过程中重力沿径向分力变化,碗壁对木块的支持力一定会变化,木块对碗壁的压力大小变化,选项C错误;在切向上摩擦力应与重力的分力大小相等,方向相反,重力的分力变化,摩擦力也会发生变化,选项D错误。
2.如图所示,在水平冰面上,狗拉着雪橇做匀速圆周运动,O点为圆心。
能正确表示雪橇受到的牵引力F及摩擦力F f的图是()答案:C解析:由于雪橇在冰面上滑动,其滑动摩擦力方向必与运动方向相反,即沿圆的切线方向;因雪橇做匀速圆周运动,合力一定指向圆心,选项C正确。
3.某同学为感受向心力的大小与哪些因素有关,做了一个小实验:绳的一端拴一小球,手牵着在空中甩动,使小球在水平面内做圆周运动(如图所示),则下列说法正确的是()A.保持绳长不变,增大角速度,绳对手的拉力将不变B.保持绳长不变,增大角速度,绳对手的拉力将增大C.保持角速度不变,增大绳长,绳对手的拉力将不变D.保持角速度不变,增大绳长,绳对手的拉力将减小答案:B解析:由向心力的表达式F n=mω2r可知,保持绳长不变,增大角速度,向心力增大,绳对手的拉力增大,选项A错误,B正确;保持角速度不变,增大绳长,向心力增大,绳对手的拉力增大,选项C、D错误。
4.完全相同的A、B两物体(可视为质点),放在水平的转台上,A离轴的距离是B离轴的距离的一半,如图所示。
当转台匀速旋转时,A、B都和水平转台无相对滑动,则下列说法正确的是()A.因为F=mω2R,而R B>R A,所以B的向心力比A的大,而R A<R B,所以A的向心力比B的大B.因为F=m v2vC.因为质量相等,所以它们受到台面的摩擦力一样大D.转台对B的最大静摩擦力较小答案:A解析:A、B两物体的ω相同,由F=mω2R可知,当R A<R B时,B的向心力大,选项A正确,B错误;因为A、B的向心力由摩擦力提供,由F=mω2R,可知转台对B的静摩擦力大,选项C错误;A、B受到的最大静摩擦力近似等于两者受到的滑动摩擦力,因两者对转台的压力相等,故两者的最大静摩擦力相等,选项D错误。
6.2向心力同步练习一、单选题1.(2023·全国·高一假期作业)下列关于向心力的说法正确的是()A.物体由于做圆周运动而产生了向心力B.向心力就是物体受到的合力C.做匀速圆周运动的物体其向心力是不变的D.向心力改变做圆周运动的物体的速度方向2.(2022·高一课时练习)如图所示,在匀速转动的圆筒内壁上,有一物体随圆筒一起转动而未滑动。
若圆筒和物体以更大的角速度做匀速转动,下列说法正确的是()A.物体所受弹力增大,摩擦力也增大B.物体所受弹力增大,摩擦力减小C.物体所受弹力减小,摩擦力也减小D.物体所受弹力增大,摩擦力不变3.(2022秋·甘肃兰州·高三西北师大附中期中)两根长度不同的细线下面分别悬挂两个相同小球,细线上端固定在同一点,若两个小球以相同的角速度绕共同的竖直轴在水平面内做匀速圆周运动,则两个摆球在运动过程中,相对位置关系示意图正确的是()A.B.C.D.4.(2022·高一课时练习)如图,一圆盘可绕一通过圆心且垂直于盘面的竖直轴转动,在圆盘上放一块橡皮,橡皮块随圆盘一起转动(俯视为逆时针)。
某段时间内圆盘转速不断增大,但橡皮块仍相对圆盘静止,在这段时间内,关于橡皮块所受摩擦力F f的方向的四种表示(俯视图)中,正确的是()A.B.C.D.5.(2022春·江西宜春·高一江西省万载中学阶段练习)下列关于向心力的叙述中,不正确的是()A.向心力的方向始终沿着半径指向圆心,所以是一个变力B.做匀速圆周运动的物体,除了受到别的作用力外,还受到一个向心力的作用C.向心力只改变物体线速度的方向,不改变物体线速度的大小D.向心力可以由某个力来提供,也可以由某几个力的合力来提供,或者由某一个力的分力来提供6.(2022·高二课时练习)质量为m的小球用长为L的轻质细线悬挂在O点,在O点的正下方L处有一光滑小钉子P,把细线沿水平方向拉直,如图所示,无初速度地释放小球,当细2线碰到钉子的瞬间(瞬时速度不变),细线没有断裂,则下列说法正确的是()A.小球的线速度突然增大B.小球的角速度突然减小C.小球对细线的拉力突然增大D.小球对细线的拉力保持不变7.(2022·高二课时练习)如图所示,用长为L的细线拴住一个质量为m的小球,使小球在水平面内做匀速圆周运动,细线与竖直方向的夹角为θ,重力加速度为g,关于小球的受力情况,下列说法正确的是()A.小球受到重力、细线的拉力和向心力三个力B.向心力由细线对小球的拉力提供C.向心力的大小等于细线对小球拉力的水平分力D.向心力的大小等于mgtanθ8.(2022·高二课时练习)如图所示,质量相同的质点A、B被用轻质细线悬挂在同一点O,在同一水平面内做匀速圆周运动,则()A.A的线速度一定比B的线速度大B.A的角速度一定比B的角速度大C.A的向心力一定比B的向心力小D.A所受细线的拉力一定比B所受细线的拉力小9.(2022·高二课时练习)如图所示,某同学用硬塑料管和一个质量为m的铁质螺丝帽研究匀速圆周运动,将螺丝帽套在塑料管上,手握塑料管使其保持竖直并在水平方向做半径为r 的匀速圆周运动,则只要运动角速度合适,螺丝帽恰好不下滑,假设螺丝帽与塑料管间的动摩擦因数为μ,认为最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力。
高中人教版物理必修二第五章第六节向心力同步测试一、单选题(共10题;共20分)1.如图所示,光滑水平面上,质量为m的小球在拉力F作用下做匀速圆周运动.若小球运动到P点时,拉力F发生变化,下列关于小球运动情况的说法中正确的是()A. 若拉力突然消失,小球将沿轨迹Pa做离心运动B. 若拉力突然变小,小球将沿轨迹Pa做离心运动C. 若拉力突然变大,小球将沿轨迹Pb做离心运动D. 若拉力突然变小,小球将沿轨迹Pc做向心运动【答案】A【解析】【解答】解:A、在水平面上,细绳的拉力提供m所需的向心力,当拉力消失,物体受力合为零,将沿切线方向做匀速直线运动,故A正确.B、当拉力减小时,将沿pb轨道做离心运动,故BD错误;C、当拉力增大时,将沿pc轨道做近心运动,故C错误.故答案为:A.【分析】物体实际需要的向心力如果大于所能提供的向心力。
物体做向心运。
反之,做离心运动,如果向心力突然消失,将会沿着原来速度的方向做匀速直线运动。
2.公路上的拱形桥是常见的,汽车过桥最高点时的运动可以看做匀速圆周运动.如图所示,汽车通过桥最高点时()A. 汽车对桥的压力等于汽车的重力B. 汽车对桥的压力大于汽车的重力C. 汽车所受的合力竖直向下D. 汽车的速度越大,汽车对桥面的压力越大【答案】C【解析】【解答】解:A、对汽车受力分析,受重力和支持力,由于汽车做圆周运动,故合力提供向心力,故合力指向圆心,故竖直向下,有:mg﹣F N=m解得:F N=mg﹣m ,桥面对汽车的支持力小于重力,根据牛顿第三定律可知,对桥面的压力小于汽车的重力,故AB错误,C正确;D、根据F N=mg﹣m ,汽车的速度越大,汽车对桥面的压力越小,故D错误;故选:C【分析】作用力与反作用力大小相等方向相反;对汽车受力分析,受重力和支持力,由于汽车做圆周运动,故合力提供向心力,根据牛顿第二定律列式求解即可.3.如图所示,物块P置于水平转盘上随转盘一起运动,图中c方向沿半径指向圆心,a方向与c方向垂直.当转盘逆时针转动时,下列说法正确的是()A. 当转盘匀速转动时,P受的摩擦力方向为aB. 当转盘匀速转动时,P受的摩擦力方向为bC. 当转盘匀速转动时,P受的摩擦力方向可能为cD. 当转盘匀速转动时.P受的摩擦力方向可能为d 【答案】C【解析】【解答】当转盘匀速转动时,物体做匀速圆周运动,切向方向不受力,合力指向圆心,而物块P 的向心力是摩擦力提供的,所以当转盘匀速转动时,P受摩擦力方向为c方向,故ABD错误,C正确.故选:C.【分析】物体做匀速圆周运动,合外力提供向心力,指向圆心,物块P置于水平转盘上随转盘一起运动,摩擦力提供向心力.4.一架做飞行表演的飞机,在水平面内做匀速圆周运动.若已知飞机飞行轨迹为半径为3000m ,飞行的线速度为150m/s ,不可以求出的有()A. 飞机的角速度B. 飞机的向心力C. 飞机运动的周期D. 飞机的向心加速度【答案】B【解析】解答:解:A、角速度与线速度的关系是:ω=v/r,知道v和r,可以求得飞机的角速度,故A正确.B、飞机的向心力与线速度的关系是:F= ,由于飞机的质量m未知,不能求出向心力,故B错误.C、飞机运动的周期与线速度的关系是:T= ,可见,可以求出飞机的周期,故C正确.D、飞机的向心加速度与线速度的关系是:a= ,知道v和r,可以求得飞机的向心加速度,故D正确.故选:B.分析:飞机做匀速圆周运动,知道轨迹半径r和线速度v,根据其他量与这两个量的关系进行分析.5.如图所示,盘上小物体随盘做匀速圆周运动.则对小物体受力分析正确说法是()A. 小物体不受摩擦力的作用B. 小物体受摩擦力的作用,且方向指向圆心C. 小物体受摩擦力的作用,且方向与小物体运动的方向相同D. 小物体受摩擦力的作用,且方向与小物体运动的方向相反【答案】B【解析】【解答】解:物体做圆周运动向心力向心力,由静摩擦力提供,因为向心力的方向指向圆心,则静摩擦力的方向指向圆心.故B正确、ACD错误.故选:B.【分析】小物体在水平面上做圆周运动,需要的向心力沿水平方向,而小物体受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力,不可能提供向心力,故只能是盘面对小物体的静摩擦力提供向心力.由向心力的来源确定静摩擦力的方向.6.如图所示,细线的一端固定于O点,另一端系一小球,在水平拉力作用下,小球以恒定速率在竖直平面内由点B运动到点A.下列说法正确的是()A. 小球所受合力为0B. 绳子上张力T做负功C. 重力的功率P逐渐增大D. 水平拉力F逐渐减小【答案】D【解析】【解答】解:A、小球以恒定的速率在竖直平面内运动,由于合力提供向心力,则合力不为零,故A错误.B、绳子的拉链方向与速度方向始终垂直,则绳子张力不做功,故B错误.C、重力的方向与速度方向的夹角越来越大,根据P=mgvcosα知,重力的功率P逐渐减小,故C错误.D、小球做匀速圆周运动,在垂直绳子方向的合力为零,设绳子与竖直方向的夹角为θ,则:Fcosθ=mgsinθ,解得:F=mgtanθ,θ逐渐减小,则水平力F逐渐减小,故D正确.故选:D.【分析】小球做匀速圆周运动,靠合力提供向心力,根据绳子张力的方向与速度方向的关系判断张力的做功情况.根据重力与速度方向的夹角变化,判断重力的瞬时功率变化.根据垂直绳子方向合力为零,得出水平拉力F的变化.7.如图,一物体停在匀速转动圆筒的内壁上,如果圆筒的角速度增大,则()A. 物体所受弹力增大,摩擦力也增大了B. 物体所受弹力增大,摩擦力减小了C. 物体所受弹力和摩擦力都减小了D. 物体所受弹力增大,摩擦力不变【答案】D【解析】【解答】解:物体做匀速圆周运动,合力指向圆心,提供向心力.对物体受力分析,受重力、向上的静摩擦力、指向圆心的支持力,如图,其中重力G与静摩擦力f平衡,与物体的角速度无关,支持力N提供向心力,由N=mω2r知,当圆筒的角速度ω增大以后,向心力变大,物体所受弹力N增大,故D正确,A、B、C错误.故选:D【分析】做匀速圆周运动的物体合力等于向心力,向心力可以由重力、弹力、摩擦力中的任意一种力来提供,也可以由几种力的合力提供,还可以由某一种力的分力提供;本题中物体做匀速圆周运动,合力指向圆心,对物体受力分析,受重力、向上的静摩擦力、指向圆心的支持力,合力等于支持力,提供向心力.8.如图所示,为一皮带传动装置,右轮半径为r,a为它边缘上一点;左侧是一轮轴,大轮半径为4r,小轮半径为2r,b点在小轮上,到小轮中心的距离为r。
《2. 向心力》同步训练(答案在后面)一、单项选择题(本大题有7小题,每小题4分,共28分)1、一物体做匀速圆周运动,其运动方向始终与半径垂直的力称为:A、支持力B、摩擦力C、向心力D、合外力2、关于向心加速度的方向,下列说法正确的是:A、始终指向圆心B、始终与半径垂直C、与速度方向相同D、仅与角速度有关3、关于做匀速圆周运动物体的向心加速度,下列说法正确的是:A. 方向指向圆心,大小不变B. 方向背离圆心,大小随时间变化C. 方向沿切线方向,大小不变D. 方向沿半径方向,大小随位置变化4、如果一个物体做匀速圆周运动,当它的角速度增大两倍时,其向心力将如何变化?A. 不变B. 减小至原来的四分之一C. 增大至原来的两倍D. 增大至原来的四倍5、一辆汽车在水平圆形跑道上以恒定速度行驶,关于汽车所受向心力的说法,下列正确的是:A. 向心力的大小随着速度的增加而增大B. 向心力的大小随着半径的增加而增大C. 向心力的大小与汽车质量成正比D. 向心力的大小与汽车速度的平方成正比,与半径成反比6、一个物体在水平面内做匀速圆周运动,下列关于物体所受力的说法,正确的是:A. 物体所受合力为零B. 物体所受合力指向圆心C. 物体所受合力与速度方向相同D. 物体所受合力与速度方向垂直7、一辆汽车在水平路面上匀速转弯,关于汽车所受的向心力,下列说法正确的是()A. 汽车没有受到向心力的作用B. 向心力由摩擦力提供C. 向心力由重力提供D. 汽车自身提供的动力提供全部向心力二、多项选择题(本大题有3小题,每小题6分,共18分)1、在以下几种情况下,哪些物体或系统会受到向心力的作用?()A. 地球绕太阳公转B. 火车转弯时的车厢C. 自行车匀速下坡D. 石子被弹簧拉出后做直线运动A. A, BB. B, CC. A, B, DD. A, C2、以下关于向心力的描述中,正确的是()A. 向心力总是与物体的速度方向垂直B. 向心力不改变物体的速度大小,只改变速度方向C. 向心力的方向在任何时候都指向圆心D. 以上所有描述都正确A. A, BB. B, CC. A, CD. D3、关于做匀速圆周运动的物体,下列说法正确的是:A. 物体受到的合外力方向一定指向圆心B. 物体的线速度大小保持不变C. 物体的角速度随时间逐渐增加D. 物体的加速度方向与速度方向垂直三、非选择题(前4题每题10分,最后一题14分,总分54分)第一题一物体做匀速圆周运动,半径为5m,速度为10m/s,求该物体在1秒内所受向心力的变化量。
2 向心力选择题(第1~3题为单选题,第4~5题为多选题)1.链球运动员在将链球抛掷出去之前,总要双手抓住链条,加速转动几圈,如图所示,这样可以使链球的速度尽量增大,抛出去后飞行更远。
在运动员加速转动的过程中,能发现他手中与链球相连的链条与竖直方向的夹角θ将随链球转速的增大而增大,则以下几个图像中能描述ω与θ的关系的是()答案:D解析:设链条长为l,链球质量为m,则链球做圆周运动的半径r=l sin θ,向心力F=mg tanθ,而F=mω2r。
由以上三式得ω2=gg ·1cos g,即ω2∝1cos g,选项D正确。
2.如图所示,将完全相同的两小球A、B,用长为l=0.8 m的细绳悬于以v=4 m/s向右匀速运动的小车顶部,两球与小车前后壁恰好接触。
由于某种原因,小车突然停止运动,此时悬线的拉力之比F B∶F A为(g取10 m/s2)()A.1∶1B.1∶2C.1∶3D.1∶4答案:C解析:当车突然停下时,B球不动,绳对B球的拉力仍为小球的重力,A球向右摆动做圆周运动。
则突然停止时A球所处的位置为圆周运动的最低点,根据牛顿第二定律,得F A-mg=m g2g,从而F A=3mg,故F B∶F A=1∶3。
3.如图所示,在验证向心力公式的实验中,质量相同的钢球①、②分别放在转盘A、B上,它们到所在转盘转轴的距离之比为2∶1。
a、b分别是与A盘、B盘同轴的轮。
a、b的轮半径之比为1∶2,用皮带连接a、b两轮转动时,钢球①、②所受的向心力之比为()A.8∶1B.4∶1C.2∶1D.1∶2答案:A解析:对钢球,F n1=m g a2r1,F n2=m g b2r2,a、b两轮由皮带连接,线速度相等,可得ωa r a=ωb r b,联立各式解得F n1∶F n2=8∶1,选项A正确。
4.一质点沿螺旋线自外向内运动,如图所示。
已知其走过的弧长s与时间t成正比。
则关于该图质点的运动,下列说法正确的是()A.质点运动的线速度越来越大B.质点运动的向心力越来越大C.质点运动的角速度越来越大D.质点所受的合外力不变答案:BC解析:质点沿螺旋线自外向内运动,说明运动轨迹半径R不断减小,根据其走过的弧长s 与运动时间t成正比,由v=gg可知,质点运动的线速度大小不变,故选项A错误;根据F向=m g2g ,可知v不变,R减小时,F向增大,故选项B正确;根据ω=gg可知,v不变,R减小时,ω增大,故选项C正确;根据F合=m g2g可知,质点质量不变,R减小时,F合增大,故选项D 错误。
第六章第二节请同学们认真完成[练案6]合格考训练(25分钟·满分60分)一、选择题(本题共7小题,每题7分,共49分)1.(2020·黑龙江牡丹江一中高一下学期期中)关于向心力的说法正确的是(D)A.物体由于做圆周运动而产生了向心力B.向心力就是物体受到的合外力C.做匀速圆周运动的物体其向心力是不变的D.向心力不改变圆周运动物体速度的大小解析:物体做圆周运动就需要向心力,向心力是由外界提供的,不是物体本身产生的,故A错误;匀速圆周运动中合力提供向心力,变速圆周运动中合力与向心力不一定相等,故B错误;向心力始终指向圆心,方向时刻在改变,则向心力是变化的,故C错误;向心力的方向与速度方向垂直,不改变速度的大小,只改变速度的方向,故D正确。
2.(2020·河北定州中学高一下学期检测)如图所示,某物体沿14光滑圆弧轨道由最高点滑到最低点过程中,物体的速率逐渐增大,则(D)A.物体的合外力为零B.物体的合力大小不变,方向始终指向圆心OC.物体的合外力就是向心力D.物体的合力方向始终与其运动方向不垂直(最低点除外)解析:物体做加速曲线运动,合力不为零,A错;物体做速度大小变化的圆周运动,合力不指向圆心,合力沿半径方向的分力提供向心力,合力沿切线方向的分力使物体速度变大,即除在最低点外,物体的速度方向与合力方向间的夹角为锐角,合力方向与速度方向不垂直,B、C错,D对。
3.如图所示,一圆柱形容器绕其轴线匀速转动,内部有A、B两个物体,均与容器的接触面间始终保持相对静止。
当转速增大后(A 、B 与容器接触面间仍相对静止),下列说法正确的是( D )A .两物体受到的摩擦力都增大B .两物体受到的摩擦力大小都不变C .物体A 受到的摩擦力增大,物体B 受到的摩擦力大小不变D .物体A 到的摩擦力大小不变,物体B 受到的摩擦力增大解析:容器绕其轴线转动时,两个物体随容器一起转动,以A 为研究对象,在水平方向上,容器施加的弹力提供A 做圆周运动的向心力;在竖直方向,重力和静摩擦力平衡,所以当转速增大后,物体A 受到的摩擦力大小保持不变。
第七节 向心力
1.一个小球在竖直放置的光滑圆环内槽里做圆周运动,则关于小球加速度方向的描述正
确的是 ( )
A .一定指向圆心
B .一定不指向圆心
C .只在最高点和最低点时指向圆心
D .不能确定是否指向圆心
解析:小球做的是变速圆周运动,通常既有向心加速度,又有切向加速度,其加速度不指
向圆心,只有最高点和最低点例外,故选C 。
2.作匀速圆周运动的物体,其加速度的数值必定 ( )
A .跟其角速度的平方成正比
B .跟其线速度的平方成正比
C .跟其运动的半径成反比
D .跟其运动的线速度和角速度的乘积成正比 解析:匀速圆周运动物体的向心加速度可以写成V r r
V a ωω===22
,故选项D 正确。
3.长度为L=0.5m 的轻质细杆OA ,A 端有一质量为m=3.0kg 的小球,如图6-7-16所示,
小球以O 点为圆心在竖直平面内做圆周运动,通过最高点时小球的速率是2.0m/s ,g 取10m/s 2,则此时细杆OA 受到 ( ) A .6.0N 的拉力 B .6.0N 的压力 C .24N 的拉力 D .24N 的压力
解析:设小球在最高点受到杆向下的拉力为F ,则有F+mg =r
V m 2
,由此代入数据得F=-6N ,由此可知小球受杆的支持力为6N ,杆受球压力为6N ,B 选项正确。
4.内壁光滑圆锥筒固定不动,其轴线竖直,如图6-7-17,两质量相同的小球A 和B 紧贴
内壁分别在图示所在的水平面内做匀速圆周运动,则 ( ) A .A 球的线速度必定大于B 球的线速度 B .A 球对筒壁的压力必定大于B 球对筒壁的压力
C .A 球的角速度必定大于B 球的角速度
D .A 球的运动周期必定大于B 球的运动周期
解析:小球的重力与筒壁对小球的支持力的合力提供小球做圆周运动的向心力,由此可得
小球的向心加速度为a=gcot α(α为轴线与筒壁夹角),即两球的加速度相等。
由
V r r
V a ωω===22
可知,正确选项为A 。
5.质量为m 的木块从半球形的碗口下滑到碗底的过程中,如果由于摩擦力的作用,使得
木块的速率不变,那么 ( )
A.下滑过程中木块加速度为零 B .下滑过程中木块所受合力大小不变
C .下滑过程中木块受合力为零
D .下滑过程中木块所受的合力越来越大
解析:因小木块做匀速圆周运动,故小球受到的合外力即向心力大小不变,向心加速度大
小不变,故选项B 正确。
6.水平面内放置一原长为L 的轻质弹簧,一端固定,另一端系一小球,当小球在该水平
面内做半径为1.2L 的匀速圆周运动时,速率为V 1;当小球作半径为1.5L 的匀速圆周运
动时,速率为V 2,若弹簧未超过弹性限度,求V 1和V 2 的比值。
解析:弹簧弹力提供小球做匀速圆周运动的向心力,设弹簧的劲度系数为k ,则有:
A
B 图6-7-17
图6-7-16 O 。
A L
k (1.2L-L )=m L
V 1.22
1 ……(1) k (1.5L-L )=m L V 1.52
2 ……(2) 由(1)(2)可得:5
3221=V V 。
7.质量相等的小球A 、B 分别固定在轻杆的中点及端点,当棒在光滑的水平面上绕O 点匀速转动时,如图6-7-18。
求棒的OA 段及AB 段对球的拉力之比。
解析:设OA 、AB 段拉力分别为F 1、F 2,长度分别为r 和2r ,则
有:F 1-F 2 = m ω2r ……(1) F 2=m ω2.2 r …… (2) 由(1)(2)可得:2321=F F 。
8.如图6-7-19所示,在固定光滑水平板上有一光滑小孔O ,一根轻绳穿过小孔,一端连接质量m=1kg 的小球A ,另一端连接质量M=4kg 的物体B 。
当A 球沿半径r=0.1m 的圆周做
匀速圆周运动时,要使物体B 不离开地面,A 球做圆周运动的角速度有何限制?(g=10m/s 2)
解析:由题意,小球A 做圆周运动的向心力应小于等于物体B
的重力,由此得:Mg=m ω2r ,代入数据求得:ω=20 rad/s ,即
A 球做圆周运动的角速度应小于等于20rad/s 。
拓展提高
9.如图6-7-20所示,轻杆长2L ,中点装在水平轴O 点,两端分别固定着小球A 和B ,A 、B 球质量分别为m 、2m ,整个装置在竖直平面内做圆周运动,当杆绕O 转动到某一时刻,A 球到达最高点,此时球A 与杆之间恰好无相互作用力,求此时O 轴所受力的大小和方向。
解析:设图示位置A.B 两球速率为V ,且杆对B 球的作
用力为F ,即O 轴所受作用力为F ,则:
对A 球有:mg=L
V m 2
…… (1) 对B 球有:F-2mg =2L V m 2
…… (2) 由(1)(2)可求得:F=4mg 。
10.如图6-7-21所示,长为L 的细线一端悬于O 点,另一端连接一个质量为m 的小球,小球从A 点由静止开始摆下,当摆到A 点与最低点之间的某一位置C 点时,其速度大小为v ,此时悬线与竖直方向夹角为θ。
求小球在经过C 点时的切向加速度和向心加速度分别是多大?此时悬线对小球的拉力为多大?
解析:小球在C 点时,速度大小为v ,圆周运动的轨道半径为L ,其重 力的切向分力为mgsin θ,故小球在C 点时的向心加速度为a =L
V 2, 切向加速度为gsin θ。
设小球在C 点时悬线对小球拉力为F ,由F-mgcos θ= L V m 2 可求得:F=L
V m 2
+ mgcos θ。
B A O 图6-7-18。
A B O 图6-7-20
A B O 图6-7-21
C 。
θ。